Трубопроводная арматура применяется при устройстве трубопроводных систем (для воды, пара, газа и топлива, различных продуктов переработки химической, пищевой и т. п. промышленности), которая в зависимости от назначения делится на запорную трубопроводную арматуру (краны, задвижки), предохранительную трубопроводную арматуру (клапаны), регулирующую трубопроводную арматуру (вентили, регуляторы давления), отводную трубопроводную арматуру (воздухоотводчики, конденсатоотводчики).
Трубопроводная арматура — устройства, устанавливаемые на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для управления (отключения, распределения, регулирования, сброса, смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т. п.) путем изменения площади проходного сечения.
Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами: условный проход (номинальный размер) и условным (номинальным) давлением.
Условный проход (диаметр условного прохода; условный проход; номинальный размер; условный диаметр; номинальный проход) — параметр, применяемый для трубопроводных систем в качестве характеристики присоединяемых частей арматуры.
Номинальный диаметр приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, выраженному в миллиметрах и соответствующему ближайшему значению из ряда чисел, принятых в установленном порядке.
Виды трубопроводной арматуры
Запорная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью.Предохранительная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды.
Регулирующая трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения расхода.
Запорно-регулирующая трубопроводная арматура — арматура, совмещающая функции запорной и регулирующей арматуры.
Обратная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды.
Невозвратно-запорная трубопроводная арматура — обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие арматуры.
Невозвратно-управляемая трубопроводная арматура — обратная арматура, в которой может быть осуществлено принудительное открытие, закрытие или ограничение хода арматуры.
Распределительно-смесительная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям или для смешивания потоков.
Спускная (дренажная) трубопроводная арматура — запорная арматура, предназначенная для сброса рабочей среды из емкостей (резервуаров), систем трубопроводов.
Фазоразделительная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для разделения рабочих сред, находящихся в различных фазовых состояниях.
Конденсатоотводчик — трубопроводная арматура, удаляющая конденсат и не пропускающая или ограниченно пропускающая перегретый пар.
Защитная (отключающая) трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимых или непредусмотренных технологическим процессом изменений параметров или направления потока рабочей среды, а также для отключения потока.
Редукционная (дроссельная) трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для снижения (редуцирования) рабочего давления в системе за счет увеличения гидравлического сопротивления в проточной части.
Контрольная трубопроводная арматура — арматура, предназначенная для управления поступлением рабочей среды в контрольно-измерительную аппаратуру, приборы.
Основные типы трубопроводной арматуры
Задвижка
Задвижка — тип запорной арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды.
Управление задвижкой может осуществляться с помощью штурвала (вручную), электропривода, пневмопривода или гидропривода.
Задвижки, как правило, не предназначены для регулирования расхода среды, они используются преимущественно в качестве запорной арматуры — запирающий элемент в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Задвижки обычно изготовляются полнопроходными, т. е.диаметры отверстий в присоединительных патрубках не сужаются.
Основным преимуществом задвижек являются сравнительная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление. Это делает их особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.
Шиберная задвижка
Шиберная задвижка может отличаться от обычной задвижки исполнением запорного элемента. В шиберной задвижке используется металлический клин, способный разрезать включения в жидкости протекающей внутри тела задвижки. Отсюда вытекает и применение этого типа задвижек: фекальные стоки, целлюлозно-бумажные и др.
Клиновая литая задвижка
Клиновая задвижка представляет собой запорный элемент, устанавливаемый на сетях трубопроводов для запирания движения среды. Для различных типов сред применяют различные задвижки. Стандартная задвижка имеет литой корпус из чугуна, вращающийся шпиндель, соединенный с клином - запирающим элементом.
Штампосварная задвижка
Задвижки клиновые штампосварные применяются в качестве запорного устройства на трубопроводах, транспортирующих жидкие и газообразные среды, нейтральные по отношению к материалу основных деталей изделия. Корпусные детали задвижек (корпус, крышка) получены сваркой отдельных деталей, изготовлены из листовой углеродистой или коррозионностойкой стали.
Изделия имеют по сравнению с литыми или коваными задвижками на аналогичные параметры рабочей среды меньшие строительную длину и массу. Управление задвижками может осуществляться как вручную, так и электроприводами различных производителей, что позволяет широко использовать их в системах с большой степенью автоматизации.
Клапан (вентиль)
Клапан (вентиль) — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды.
Клапан — устройство, устанавливаемое на трубопроводе или сосуде и предназначенное для открытия или закрытия при наступлении определённых условий (повышении давления в сосуде, изменении направления тока среды в трубопроводе). Клапаны имеют большое число конструктивных разновидностей. Клапаны могут быть односедельными и двухседельными, последние применяются обычно только как распределительные и регулирующие. В зависимости от направления потока через арматуру клапаны подразделяются на проходные, прямоточные и угловые. В проходных клапанах рабочая среда на выходе из корпуса имеет то же направление, что и на входе. Прямоточные клапаны — проходные со спрямлённой линией движения потока. Они имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с проходными. В угловых клапанах направление потока среды на выходе перпендикулярно к направлению потока на входе.
Запорный клапан — предназначен для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса, обслуживаемого данным трубопроводом, обеспечивая герметичность, как в затворе, так и по отношению к внешней среде.
Обратный клапан — клапан, устанавливаемый на трубопроводе для исключения движения потока жидкости или газа в обратном, нормальному направлении, при отключении насоса или обрыва, или течи из трубопровода.
Обратные клапаны широко применяются при монтаже различных трубопроводов, например в коммунальном хозяйстве. Обратные клапаны подразделяют на подъемные и поворотные. Подъемные обратные клапаны имеют диск, совершающий возвратно-поступательное движение. Поворотные обратные клапаны имеют затвор, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана. Поворотные обратные клапаны могут быть одно- и многодисковыми. Обратные клапаны, имеющие сетку и предназначенные для установки в начале всасывающего трубопровода, называются приемными клапанами.
Регулирующий клапан — клапан, устанавливаемый на трубопроводе предназначенный для регулирования расхода среды в трубе. Как правило, с электроприводом.
Управляется такой клапан регулятором или промышленным микроконтроллером, для которого является исполнительным механизмом. Регулирующие клапаны, как правило, не предназначены для герметичного разделения участков трубопровода, для этого применяются задвижки с ручным или электрифицированным приводом. Регулирующие клапаны используются для поддержания давления, уровня, температуры, концентрации путём регулирования расхода среды.
Предохранительный клапан — деталь механизма, предназначенная для защиты от механического разрушения сосудов и трубопроводов с избыточным давлением, путем автоматического выпуска избытка жидкой, пара - газообразной среды из систем и сосудов с избыточным давлением при чрезмерном повышении давления.
Кран
Кран — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент, имеющий форму тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды.
Краны могут представлять собой запорные, регулирующие или распределительные устройства, и предназначены для работы с газообразными и жидкими (в том числе вязкими) средами. Существуют также конструктивные решения для сыпучих материалов. Основными деталями крана являются корпус и пробка (затвор) в виде конуса, цилиндра или шара. Для прохода среды в затворе предусмотрены сквозное отверстие. Управление краном осуществляется путём поворота пробки. При повороте на 90° осуществляется полное перекрытие хода среды, при повороте на меньшие углы — частичное, что позволяет применять кран в качестве регулирующего устройства. Краны изготавливаются из бронзы, латуни, чугуна, стали (для агрессивных сред — из фарфора, пластмасс и т. п.).
Классификация кранов
- газовые
- жидкостные (водопроводные)
По направлению потока и числу патрубков
- проходные;
- угловые;
- трёхходовые;
- многоходовые
По характеру движения затвора
- краны с вращением затвора без подъёма;
- краны с подъёмом (отжимом) затвора
По наличию или отсутствию сужения прохода
- полнопроходные;
- суженные
По типу привода
- ручные
- с электроприводом
- с пневмоприводом
- c гидроприводом
По форме затвора
- конусные
- цилиндрические
- шаровые
- игольчатые
Дисковый затвор
Дисковый затвор (заслонка, поворотный затвор, герметический клапан, гермоклапан) — тип арматуры, в котором запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.
Конденсатоотводчик
Конденсатоотводчик позволяет автоматически отделять конденсат от пароводяной эмульсии и выводить его из системы.
Конденсат может появляться в результате потери паром тепла в теплообменниках и при прогреве трубопроводов и установок, когда часть пара превращается в воду. Наличие конденсата в паровых системах приводит к гидроударам, снижению тепловой мощности и ухудшению качества пара. Конденсатоотводчик должен выпускать воду и задерживать пар, что осуществляется с помощью гидравлического или механического затвора. Конденсатоотводчики можно разделить на три группы: механические, термостатические и термодинамические.
Фланец
Фланец (от нем. Flansch) — обычно плоское кольцо или диск с равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек, служащие для прочного и герметичного соединения труб и трубопроводной арматуры, присоединения их к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение). Фланцы используют попарно (комплектом).
Фланцы различаются по размерам (бывают плоские и воротниковые фланцы), способу крепления и форме уплотнительной поверхности. Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т.п. Фланцы в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей. Форма уплотнительной поверхности фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 40 бар, поверхности с выступом на одном фланце и впадиной на другом с асбометаллическими и паронитовыми прокладками — при давлениях 200 бар, фланец с конической уплотнительной поверхностью — при давлениях выше 64 бар.
Фитинги
Фитинги (англ. fitting, от fit — прилаживать, монтировать, собирать) — соединительная часть трубопровода, устанавливаемая в местах его разветвлений, поворотов, переходов на др. диаметр, а также при необходимости частой сборки и разборки труб. Фитинги служат и для герметичного перекрытия трубопровода и др. вспомогательных целей. В зависимости от назначения фитинги подразделяются на:
- угольники (изменяют направление на 90°)
- тройники (обеспечивают ответвление в одном направлении)
- кресты (обеспечивают ответвление в двух направлениях)
- муфты (соединяют трубы прямого участка)
- пробки, колпаки (используют для герметичной заделки концов труб)
Фитинги, соединяющие концы труб одинакового диаметра, называются прямыми, фитинги, скрепляющие концы труб разного диаметра— переходными . Изготавливаются из ковкого чугуна, стали и др.